JP2012214346A - 液体肥料の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小さな規模でも容易に有益な液体肥料の製造ができるようにするとともに、製造が安価で手軽にできるようにする。
【解決手段】処理槽に投入された原料を微生物で発酵させて液体肥料を製造する液体肥料製造装置において、前記処理槽２２の上部に、固形の原料を破砕する破砕機２１が備える。この破砕機２１には、水を供給する水供給口２１ａと、該水供給口２１ａから供給された水と混ざって液状となった液状原料を前記処理槽２２に注入する液状原料供給口２１ｂを備える。前記処理槽２２内には、供給された液状原料を処理槽２２内の微生物とともに加温するヒータと、液状原料と微生物に空気を送り込んでばっ気をするためのエア噴出部材２８と、処理槽２２内で発酵して得られた液体肥料を排出する取り出し口３１を設ける。
【選択図】図５

Description

この発明は、例えば野菜くずなどのような食品廃棄物から液体肥料を製造するための技術に関し、より詳しくは、個々の農家等であっても、有益な液体肥料を安価で手軽に製造できるようにする装置と方法に関する。

生ゴミなどの有機廃棄物を微生物で発酵させて液体肥料を製造する方法として、下記特許文献１の発明が提案されている。

この方法は、バケツ状の外器の中に、それよりも小さくて外器の内面との間に間隙を作れる大きさの内器を備えた装置を用いるものである。すなわち、原料となる生ゴミを、水と微生物が入っている内器に投入して、内器の底のほうに備えた破砕刃によって投入された生ゴミを破砕して攪拌する。

内器は液化槽として機能するもので、加熱ヒータを通して送り込まれる空気で加熱される。加熱された空気は上から下に向けてのびる送風パイプを通して内器の中に供給され、破砕された生ゴミの液化が促進される。液化された液化物は、内器の底の濾過材を通して内器から出て、内器と外器の間の間隙に入る。この間隙は熟成槽であり、液化物が熟成されて、液体肥料となる。

熟成された液体肥料は、外器に設けられたバルブから取り出して使用される。

特許第２５６３０１３号公報

特許文献１の発明では、前記のようにバケツのような形状の装置を用いるので、小規模農家でも液体肥料を製造することができて便利に使用できるようにも思える。

しかし、前記のような製造方法では、水と微生物が入っている内器の中に生ゴミを入れてから破砕するうえに、発酵中の破砕物が入っている状態でも生ゴミが投入されるので、内器の中に残っている内容物の量や質、投入される生ゴミの量、その質や割合などの条件によって破砕の程度に違いが生じる。つまり、破砕刃が回転するときの内器の内部の状況は常に異なるので、破砕刃を同じ回転数で同じ時間回転させても、必ずしも破砕状態が同一になるとは限らない。このため、微生物が常に所望通りに働くことを期待できず、均質な液体肥料を簡単に得ることができなかった。

また、液化した液化物は内器と外器との間の間隙に順次流れ出るが、間隙に出た液化物は熟成しないうちに取り出される事態も生じる。このことからも、均質な液体肥料を得ることができなかった。

このように液体肥料の成分にばらつきがあると、例えば使用するたびに成分分析をする必要が生じて、簡単には使えず、有益な肥料とはいえない。

そこで、この発明は、有益な液体肥料の製造を、工場のような大きな規模で行えるのはもちろんのこと、例えば個々の農家などのような小さな規模でも行えるようにするとともに、製造が安価で手軽にできるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、処理槽に投入された原料を微生物で発酵させて液体肥料を製造する液体肥料製造装置であって、前記処理槽の上部に、固形の原料を破砕する破砕機が備えられ、該破砕機には、水を供給する水供給口と、該水供給口から供給された水と混ざって液状となった液状原料を前記処理槽に注入する液状原料供給口を備え、前記処理槽には、供給された液状原料を処理槽内の微生物とともに加温するヒータと、液状原料と微生物に空気を送り込んでばっ気をするためのエア噴出部材が備えられ、前記処理槽に、処理槽内で発酵して得られた液体肥料を排出する取り出し口が設けられた液体肥料製造装置である。

別の手段は、微生物で原料を発酵させて液体肥料を製造する液体肥料製造方法であって、処理槽の上部に設けられた破砕機に前記原料を投入して破砕する破砕ステップと、破砕された原料を前記破砕機に水を流し込んで液状にするとともに前記処理槽に流下させる液状原料投入ステップと、投入された液状原料を加温するとともにばっ気をして発酵させて液体肥料とする発酵ステップを有し、発酵した液体肥料を前記処理槽に設けられた取り出し口から取り出して使用できるようにする液体肥料製造方法である。

この構成では、原料は、まず破砕機で破砕されて所望の細かさに破砕された後、破砕機の水供給口から供給された水と混ざって液状原料となり、破砕機の液状原料供給口から処理槽に供給される。処理槽に入った液状原料は、処理槽に入っていた微生物によって発酵される。このとき、処理槽のヒータが液体原料を加熱し、処理槽のエア噴出手段がばっ気を行って、発酵を促進する。予め破砕されて水と混合してできた液体原料は、破砕の程度などの条件が一定のものとなり、この状態で微生物による所望の発酵処理を受ける。エア供給手段はまた、発酵中の液体原料を処理槽内で攪拌して循環させる。循環されながら発酵がすすんだ液体原料は、液体肥料となる。液体肥料は、処理槽の取り出し口から取り出して、希釈するなどして適宜使用される。

この発明によれば、液体肥料は処理槽内のみで製造できるうえに、攪拌させるための機構も不要であり、装置を小さくコンパクトにすることができる。しかも、原料を破砕して一定条件の液体原料を得てから発酵処理がなされるので、原料等に応じて液体肥料の定量化を図ることができる。

このため、成分のばらつきが生じにくく、得られた液体肥料は便利に使用できる有益なものである。また、その液体肥料の製造は、大規模にできるのはもちろんのこと、個々の農家や家庭などの小規模でも実施できるものとなる。そのうえ、構造が簡素であるために装置は安価に得られ、液体肥料の製造コストを抑えることもできる。

液体肥料製造装置の正面図。 液体肥料製造装置の側面図。 液体肥料製造装置の平面図。 蓋体を開けた液体肥料製造装置の平面図。 液体肥料製造装置の概要構造を示す断面図。 作用状態の説明図。 作用状態の説明図。 作用状態の説明図。 液体肥料の効果を示す写真。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、原料となる野菜くずなどを微生物で発酵させて液体肥料にする液体肥料製造装置１１の正面図、図２はその側面図、図３はその平面図であり、これらの図に示すように、液体肥料製造装置１１は一個の筐体１２に収められて構成されている。

筐体１２は略直方体形状をなし、移動を容易にするためのキャスタ１３を底面に備えている。図２に示したように筐体１２における長手方向の一方側の面１２ａには作業台１４が装着されており、原料の投入作業などが簡単に行えるように工夫されている。

筐体１２のうち前記作業台１４を有する側の部分は上流側部分１２ｂであり、長手方向の他方側の下流側部分１２ｃよりも若干高く形成されている。この上流側部分１２ｂに、材料を破砕する破砕機２１が内蔵され、破砕機２１から排出される液体原料を受ける処理槽２２が前記下流側部分１２ｃに備えられている。このように液体肥料製造装置１１は、処理槽２２の上部に固形の原料を破砕する前記破砕機２１を有する。

前記破砕機２１における前記一方の面１２ａと反対側の側面には、水道等から水を供給するための水供給口２１ａと、破砕されて前記水供給口２１ａから供給された水と混ざって液状となった前記液状原料を排出して前記処理槽２２に注入する液状原料供給口２１ｂが上下に配設されている。また破砕機２１の上面には、原料を入れ易くするために上端が開口したカップ形状のホッパ２３が設けられている。このホッパ２３は前記上流側部分１２ｂの上面から突出している。前記破砕機２１は、モータ出力が大きく回転数も高い、処理能力の高いものであるのが好ましい。

前記水供給口２１ａには給水管２４が接続されており、この給水管２４の上流側の端にはホース等の接続口２４ａ（図１参照）が設けられ、接続口２４ａの下流側には給水管２４を開閉し流量を調節するためのタップ２４ｂが備えられている。前記給水管２４は前記処理槽２２よりも高い前記上流側部分１２ｂにおける他方側の面１２ｄに設けられている。

前記水供給口２１ａの下方に前記液状原料供給口２１ｂが設けられる。液状原料供給口２１ｂには逆Ｌ字状をなす供給管２５が接続されている。

前記処理槽２２は直方体形状をなす有底箱状であり、上面の開口部は着脱可能な蓋体２６で覆われる。蓋体２６には図３に示したように通気穴２６ａが形成されている。

この処理槽２２の内底面２２ａにはヒータ２７とエア噴出部材２８が備えられている。ヒータ２７は、処理槽２２内に供給された前記液状原料を、予め処理槽２２内に収容されていた微生物とともに加温するためものので、図４に示したように内底面２２ａの中央付近に設置される。

前記エア噴出部材２８は多孔質の棒状をなし、処理槽２２の長手方向に延びるように複数本が並べられている。エア噴出部材２８に対しては、前記上流側部分１２ｂに内蔵されたエアポンプ２９からエアを供給する。エアはエア供給管３０を通って前記エア噴出部材２８から噴出する。

前記処理槽２２における長手方向と直交する方向の一方側の面に、処理槽２２内で発酵して得られた液体肥料を排出する取り出し口３１が設けられている。取り出し口３１がこのように設けられているので、前記エア噴出部材２８は取り出し口３１に対して横たわる姿勢で配設されることになる。エア噴出部材２８の配設は、処理槽２２内での循環を考慮して、処理槽２２の内底面２２ａにおける前記取り出し口３１の反対側に偏在するように行う。すなわち、図４に例示したようにエア噴出部材２８を４本設ける場合、１本のエア噴出部材２８ａは取り出し口３１側に設けて、残りの３本のエア噴出部材２８ｂ，２８ｃ，２８ｄうちの一本のエア噴出部材２８ｂを反取り出し口側の端に設けて、残りの２本のエア噴出部材２８ｃ，２８ｄを処理槽２２の長手方向に直交する方向の中間から反取り出し口側の偏った位置に設ける。前記ヒータ２７は図４に示したように中央部分の前記２本のエア噴出部材２８ｃ，２８ｄの間に設けるとよい。

前記取り出し口３１は処理槽２２の内底面２２ａよりも高い上方位置に設けられており、液体肥料を、ポンプを用いずに自然流下により取り出す部分である。取り出し口３１は排出管３２によって筐体１２の外に連通している。この排出管３２には開閉と流量調節のためのタップ３３が設けられている。

前記取り出し口３１の高さは、製造された液体肥料を自然流下により排出しても、一定量残るように設定されている。一定量とは、微生物が乾燥しない程度の量であり、投入する微生物の量などにもよるが、おおよそ発酵処理時の全体量の一割程度が残るようにするとよい。つまり図５に示したように、取り出し口３１の下端の高さｈ１を、処理槽２２の規定量ｈ２の９分の１程度の高さになるように設定して、前記一定量の液体肥料が残るようにする。

また前記取り出し口３１における処理槽２２の内面側に、取り出し口３１を囲む中空立体形状のフィルタ３４を備えている。すなわち、筒状をなす取り出し口３１の端に、この取り出し口３１の端部を平面で覆うのではなく、例えば図示例のような直方体箱状など、適宜の立体形状で広く覆う前記フィルタ３４が備えられている。換言すれば、取り出し口３１の内側の端を、中空状のフィルタ３４で塞いでいる。フィルタ３４の形状としては、図示例のもののほかに、例えば球状、円錐状、角錐状などがある。

前記フィルタ３４は図４に示したように、パンチングメタルなどからなり、全面に複数の穴３４ａを有する。穴３４ａは固形物を通過させない大きさである。具体的には、前記微生物を粒状の微生物吸着担体４１（図６参照）に吸着させて処理槽２２に収容する場合には、前記穴３４ａは少なくとも前記微生物吸着担体４１が通過しない大きさに設定される。微生物を単体で用いる場合には、排出されないほうが望ましい固形物の通過を防止できる大きさに設定される。

また前記フィルタ３４の下面は、前記処理槽２２の内底面２２ａとの間に隙間３５を形成する高さに設けられ、この隙間３５に前記複数本のエア噴出部材２８のうちの１本のエア噴出部材２８ａが設置される（図７、図８参照）。

このように構成された液体肥料製造装置１１では、処理槽２２の上部に設けられた破砕機２１に前記原料を投入して破砕する破砕ステップと、破砕された原料を前記破砕機に水を流し込んで液状にするとともに前記処理槽に流下させる液状原料投入ステップと、投入された液状原料を加温するとともにばっ気をして発酵させて液体肥料とする発酵ステップを経て、液体肥料が製造される。前記発酵ステップの後段に、酵母、乳酸菌または納豆菌の少なくとも一種以上を混合してなり悪臭を放つ有機物を分解可能な微生物を投入する消臭ステップを設けてもよい。

具体的には、処理槽２２内には、微生物を吸着した前記微生物吸着担体４１を収容しておく。微生物吸着担体４１としては、例えばクラレ株式会社製「クラゲール」（登録商標）などを用いることができる。いずれも合成樹脂製で微細孔を多数有する粒状である。

前記微生物としては、生物体を分解する活性を有するものが使用できる。例えば、納豆菌、枯草菌、酵母菌、乳酸菌などを適宜混合したものを用いるとよい。

これらの微生物を培養したあと液体培地に懸濁させる。この懸濁液に前記微生物吸着担体４１を投入して静置すれば、微生物は微生物吸着担体４１に吸着させる。このようにして微生物が吸着された微生物吸着担体４１を前記処理槽２２に予め投入しておく。

微生物吸着担体４１の投入量は、処理槽２２で処理する前記原料の量に応じて対して適宜設定される。例えば、原料と同程度であるとよく、具体的には原料１Ｋｇに対して０．８Ｋｇ〜１．２Ｋｇ程度でよい。

原料には前記野菜くずのほか、家庭生ゴミ、家庭や飲食店などから出る肉や魚等も含めた食品加工廃棄物、家畜の糞尿など、液体肥料製造装置１１を使用する者の生活環境や社会環境に応じて適宜の生物系廃棄物を使用できる。

まず、原料としての廃棄物を前記破砕機２１に所定量投入する。投入は前記ホッパ２３から行い、破砕機２１を駆動して固形の原料を破砕する。前記破砕ステップである。このとき、同時に、給水管２４を通して水供給口２１ａから破砕機２１に水を供給して液状原料を得る。水はぬるま湯や活性水などであってもよい。

水の供給に伴って、液状原料は液状原料供給口２１ｂから処理槽２２に供給される。これが液状原料投入ステップである。このときに供給する水の量は原料の量に応じて適宜設定される。

この後、発酵ステップに移行する。発酵ステップでは、前記ヒータ２７を駆動して液状原料を微生物吸着担体４１とともに加温する。同時に、前記エアポンプ２９を駆動して、エア噴出部材２８から液状原料にエアを供給し、ばっ気する。エアの供給は多孔質のエア噴出部材２８から勢いよく行い、図６に示したように液状原料を微生物吸着担体４１とともに攪拌する。

このとき、前記エア噴出部材２８は図７に示したように、前記処理槽２２の内底面２２ａにおける前記取り出し口３１の反対側に偏在しているので、液状原料と微生物吸着担体４１は、取り出し口３１の反対側から巻き上げられて上昇し、取り出し口３１側において降下するという循環がなされつつ、ばっ気される。

熱とばっ気によって微生物による液状原料の発酵が行われる。この発酵がすすむと、液体原料は液体肥料となる。発酵処理中は、蓋体２６で処理槽２２の上端の開口部を閉じておいても、通気穴２６ａがあるので処理に支障はない。

製造された液体肥料は、前記取り出し口３１から適宜排出して使用される。取り出し口には図８に示したように前記フィルタ３４が取付けられてあり、このフィルタ３４の下にエア噴出部材２８ａが備えられている。このため、エア噴出部材２８ａから噴出されたエアは、フィルタ３４を逆洗するような作用をする。つまり、前記のような循環をするうえに、取り出し口３１を通して液体肥料が出るので、フィルタ３４の穴３４ａには微生物吸着担体４１や原料のかすなどの固形物が穴３４ａを塞ぐように移動するが、エア噴出部材２８から出るエアがそれらの固形物を穴３４ａから放すような作用をして、目詰まりを防止する。このため、取り出し口３１からの排液が支障なく円滑に行える。排液はタップ３３（図１〜図４参照）を操作するだけの簡単な操作で電力も使わずに行える。

前記取り出し口３１の高さは、前記のように処理槽２２の内底面２２ａより上方の所定の高さに設定されているので（図５参照）、液体肥料を出るだけ出しても、一定量の液体肥料が処理槽２２の中に残ることになる。一定量とは、微生物吸着担体４１が液体肥料に浸るような量である。このため、微生物が乾燥することを防止でき、微生物を連続して使用できるようになる。

前記液体肥料製造装置１１を用いて前記方法にて液体肥料を製造した具体例を次に説明する。

納豆菌ベースの微生物を吸着させた１０Ｋｇの前記「クラゲール」を処理槽２２に投入した。原料としては野菜くずとしてキャベツとブロッコリーの葉を用い、これを１０Ｋｇ破砕機に投入し、水を１８０Ｌ供給して液体原料を製造し、順次処理層２２内に供給した。

つづいて、処理槽２２内を２５℃に設定してばっ気をした。２４時間運転すると、発酵した液体肥料が得られた。前記微生物の一部に乳酸菌を用いているため、悪臭もしない液体肥料であった。

前記液体肥料の成分について計量したところ、次の表１のような結果が得られた。

このように液体肥料は、窒素、燐、カリウムのそれぞれについて肥料として十分に含有するものであった。これは適宜希釈して使用できる濃度である。

また前記の結果から、２４時間の発酵処理で十分な液体肥料が得られることがわかる。

この液体肥料の効果を確かめるべく、栽培中のホウレンソウに追肥として使用した。本葉が出た状態のホウレンソウに液体肥料を与えたところ、追肥をしたホウレンソウは液体肥料を与えなかったものと比較して大きく成長した。図９は、追肥から１ヶ月後の写真であり、左側が追肥をしないホウレンソウ、右側が追肥をしたホウレンソウである。写真からわかるように、液体肥料を与えたほうのホウレンソウは根の張りもしっかりしていた。

以上のように、肥料として十分な成分を含む液体肥料は、一個の処理槽２２内で製造できる。すなわち、液体原料は処理槽２２の上部に一体に設けられた破砕機２１で破砕して水と一定の比で混合することによって得られ、この液体原料を下に流して処理槽２２内で発酵処理することで液体肥料が製造できる。そのうえ、攪拌させるためのドラムや羽根のような機構も不要であり、装置を小さくコンパクトにすることができる。

このため、液体肥料製造装置１１は安価に製造できるので、個々の農家などのような小規模での実施好適である。側面には作業台１４を有するうえに、底面にはキャスタ１３も備えられており移動が容易で、便利に使用できる。また、一個の処理槽２２で発酵を行う構成であるので、清掃等のメンテナンスが容易である。

しかも、原料を破砕して一定条件の液体原料を得てから発酵処理がなされるので、原料等に応じて液体肥料の定量化を図ることができる。このため、得られた液体肥料は便利に使用できる有益なものとなる。そのうえ、図９の写真から明らかなように、肥料としての効果も絶大である。大きく成長させることができ、短期間での収穫も可能となる。この結果、生産効率の大幅な向上を期待できる。

また破砕した原料を破砕機２１内で水と混合して処理槽２２に供給する構成であるので、破砕作業のたびに破砕機２１を清掃する作業は不要であって、使用が簡単である。このため、簡便に液体肥料を製造できる。

液体肥料の排出は、目詰まりも起こさずに円滑に行えるので、この点からも使い勝手が良好である。

そのうえ一度使用した微生物は、取り出し口３１の高さを前記のように設定することによって連続して使用できるので、ランニングコストを抑えて廉価で液体肥料を得ることができる。

さらに、原料として使用するものを選択することによって、用途に応じた液体肥料を得られる。例えば原料の野菜くずとしてキャベツを用いた場合、キャベツに適用するに好適な肥料とすることができる。これは、キャベツが生育する際に吸収した成分を、肥料の形で還元することができるからである。しかも、ミネラルなどの微量元素を含有するキャベツを用いるので、それを土壌に戻すことができるため、連作障害の発生を抑制することもできる。

以上の構成は、この発明を実施するための一形態の構成であり、この発明は前記構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。

例えば、前記の説明では微生物を微生物吸着担体に吸着させて用いたが、微生物のみで利用してもよい。この場合、フィルタの穴の大きさは、固形物として排出してはならない物の大きさを考慮して適宜設定される。

前記ヒータは処理槽内の内底面に設けるのではなく、側面に設けることも、内面から突出しないように設けることもできる。エア噴出部材についても、処理槽の内底面から突出しないように設けることも可能である。

１１…液体肥料製造装置
２１…破砕機
２１ａ…水供給口
２１ｂ…液状原料供給口
２２…処理槽
２２ａ…内底面
２７…ヒータ
２８…エア噴出部材
３１…取り出し口
３４…フィルタ
３４ａ…穴

Claims (6)

1. 処理槽に投入された原料を微生物で発酵させて液体肥料を製造する液体肥料製造装置であって、
   前記処理槽の上部に、固形の原料を破砕する破砕機が備えられ、
   該破砕機には、水を供給する水供給口と、該水供給口から供給された水と混ざって液状となった液状原料を前記処理槽に注入する液状原料供給口を備え、
   前記処理槽には、供給された液状原料を処理槽内の微生物とともに加温するヒータと、液状原料と微生物に空気を送り込んでばっ気をするためのエア噴出部材が備えられ、
   前記処理槽に、処理槽内で発酵して得られた液体肥料を排出する取り出し口が設けられた
   液体肥料製造装置。
2. 前記取り出し口が、前記液体肥料を自然流下により取り出すものであるとともに、前記処理槽の内底面よりも上方に設けられた
   請求項１に記載の液体肥料製造装置。
3. 前記処理槽の内面における取り出し口部分に、取り出し口を囲む中空の立体形状をなしており固形物を通過させない複数の穴を全面に有するフィルタを備えた
   請求項１または請求項２に記載の液体肥料製造装置。
4. 前記フィルタの下に、前記エア噴出部材が設けられた
   請求項３に記載の液体肥料製造装置。
5. 前記エア噴出部材が棒状に形成されて、前記処理槽の内底面に前記取り出し口に対して横たわる姿勢で複数本配設されるとともに、
   これらのエア噴出部材が、前記処理槽の内底面における前記取り出し口の反対側に偏在している
   請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の液体肥料製造装置。
6. 微生物で原料を発酵させて液体肥料を製造する液体肥料製造方法であって、
   処理槽の上部に設けられた破砕機に前記原料を投入して破砕する破砕ステップと、
   破砕された原料を前記破砕機に水を流し込んで液状にするとともに前記処理槽に流下させる液状原料投入ステップと、
   投入された液状原料を加温するとともにばっ気をして発酵させて液体肥料とする発酵ステップを有し、発酵した液体肥料を前記処理槽に設けられた取り出し口から取り出して使用できるようにする
   液体肥料製造方法。